Hoe werkt een warmtepomp?
Ook al beschik je misschien (nog) niet over een warmtepomp, je beschikt wel al over een toestel dat op precies dezelfde manier als een warmtepomp functioneert. Je koelkast namelijk. Die wordt koud omdat er in het vriesvak een verdamper zit waarin een koelmiddel circuleert. De voedingswaren in de koelkast geven hun warmte af aan de verdamper en die warmte verlaat de koelkast via de zwarte condensor op de achterzijde.
De warmtepomp hanteert dezelfde 3 principes uit de fysica.
- Bij verdamping wordt warmte opgenomen, bij condensatie wordt warmte afgegeven.
- Het kookpunt van een vloeistof - het punt waarop een vloeistof verdampt - is afhankelijk van de druk van die vloeistof. Stijgt de druk, dan stijgt het kookpunt.
- De temperatuur van een gas stijgt onder toenemende druk.
Vrijwel alle warmtepompen werken volgens deze principes. Er wordt hierbij gebruik gemaakt van koelvloeistoffen die al op lage temperatuur en lage druk hun kookpunt bereiken en verdampen. De warmtepompen die vandaag op de markt zijn werken volgens het systeem van compressie. Maar ook absorptie is mogelijk.
A. Compressie
Een verdamper staat in contact met de warmtebron (lucht, grondwater of aardwarmte). Een vloeibaar koelmiddel wordt naar de verdamper geleid. Door het temperatuurverschil neemt de vloeistof warmte op van de warmtebron. De koelvloeistof bereikt op lage temperatuur haar kookpunt en verdampt.
Een compressor perst de damp (gas) samen onder hoge druk, waardoor de temperatuur verder stijgt tot de damp een hogere temperatuur bereikt dan het warmteafgiftemedium in de centrale verwarming of de warmwaterboiler. Deze compressor werkt op elektriciteit of aardgas.
De verwarmde damp komt in een condensor terecht die fungeert als warmtewisselaar. De damp wordt opnieuw naar vloeistof omgezet (condensatie) door het contact via de wand met het warmteafgiftemedium in de verwarmingsinstallatie. In deze fase wordt de warmte dus afgegeven aan de verwarmingsinstallatie. De damp wordt opnieuw vloeibaar.
De vloeistof koelt verder af dankzij een ontspanningsventiel dat de druk verlaagt. Het kookpunt van de vloeistof daalt hierdoor. De koelvloeistof kan opnieuw circuleren.
B. Absorptie
In een generator wordt een ammoniak-watermengsel verwarmd door een gasbrander.
De ammoniakdamp komt in de condensor waar de warmte wordt afgegeven aan de verwarmingsinstallatie. De ammoniak wordt opnieuw vloeibaar.
Via het ontspanningsventiel vloeit de ammoniak naar de verdamper.
De verdamper onttrekt warmte aan de warmtebron (lucht, grondwater of bodem) waardoor de ammoniak opnieuw verdampt.
Het ammoniakgas vlucht naar een absorber waar het door water wordt geabsorbeerd. Door dit proces ontstaat er warmte die opnieuw via de condensor wordt afgegeven aan de verwarmingsinstallatie.
De afgekoelde vloeistof wordt teruggevoerd naar de generator.